Comprendere il significato di dfov e hfov e vfov: Una Guida Approfondita

Nella progettazione di sistemi di visione embedded, ci siamo probabilmente tutti trovati di fronte alla seguente domanda: come può una telecamera vedere chiaramente il mondo su cui deve concentrarsi? Per rispondere a questa domanda, dobbiamo innanzitutto comprendere un parametro ottico: il campo visivo (FOV). Questo parametro definisce il campo visivo della telecamera.

In qualità di consulente con vasta esperienza nel settore dei moduli per telecamera, in questo articolo spiegherò i tre FOV principali—dFOV, hFOV e vFOV—fornendo informazioni pratiche per aiutarti a prendere decisioni informate nella selezione di un modulo per telecamera.

Cosa significa campo visivo (FOV)?

In termini semplici, il campo visivo (FOV) si riferisce all'intervallo della scena che una telecamera può catturare in un determinato momento. Viene generalmente misurato in gradi, in modo simile all'occhio umano, e determina l'area che il tuo dispositivo è in grado di vedere.

Questo parametro non è indipendente; è strettamente legato alla lunghezza focale dell'obiettivo della telecamera, alle dimensioni del sensore e alla distanza di lavoro dell'oggetto da fotografare. Nel mondo della visione artificiale, scegliere il giusto campo visivo (FOV) è come dotare il sistema degli "occhi" corretti: un campo visivo troppo stretto può far perdere informazioni essenziali, mentre un campo visivo troppo ampio può compromettere la necessaria risoluzione dell'immagine e aumentare la distorsione dell'obiettivo: entrambi sono problemi comuni per gli ingegneri.

Pertanto, comprendere il significato del FOV è il primo passo in qualsiasi progettazione di telecamere.

cosa sono HFOV, VFOV e DFOV? I tre principali campi visivi

Nei progetti reali, non si parla semplicemente di un FOV generale, ma lo si suddivide in tre dimensioni specifiche. Queste tre metriche insieme costituiscono il campo visivo completo di una telecamera.

Campo Visivo Orizzontale (HFOV)

HFOV, o campo visivo orizzontale, è l'area della scena che una telecamera può coprire nella direzione sinistra-destra. Determina quanto ampiamente la telecamera può "vedere" in senso laterale. In molte applicazioni, come la guida autonoma, la videosorveglianza intelligente e la visione robotica, un HFOV ampio riduce efficacemente i punti ciechi, assicurando che il sistema possa catturare veicoli in movimento o pedoni ed è fondamentale per la progettazione del sistema.

Campo visivo verticale (VFOV)

VFOV, o campo visivo verticale, definisce l'intervallo angolare di copertura della telecamera nella direzione verticale. Determina quanto in alto o in basso la telecamera può "vedere". Per attività come la fotografia aerea con droni, la scansione dei codici a barre su una linea di assemblaggio e il riconoscimento facciale, un VFOV appropriato assicura che l'oggetto target sia completamente incluso all'interno dell'immagine, invece di essere tagliato ai bordi.

Campo visivo diagonale (DFOV)

DFOV, noto anche come campo visivo diagonale, si riferisce al massimo campo visivo diagonale della telecamera. Combina le caratteristiche di HFOV e VFOV, fornendo un riferimento sulle capacità complessive del campo visivo. In molte schede tecniche dei prodotti, il DFOV è spesso il primo ad essere indicato perché offre una panoramica intuitiva e completa del campo visivo. Tuttavia, quando si progettano funzionalità specifiche, è comunque importante fare riferimento ai metrici più pratici di HFOV e VFOV.

Differenza e relazione tra HFOV e VFOV

Gli ingegneri spesso si trovano in difficoltà di fronte alla domanda su HFOV contro VFOV. Questi non esistono in modo indipendente, ma sono invece determinati da un fattore fondamentale: il rapporto d'aspetto del sensore d'immagine e la lunghezza focale dell'obiettivo. Ad esempio, un sensore mainstream 16:9 avrà sempre un campo visivo orizzontale più ampio rispetto a quello verticale, esistendo una relazione geometrica fissa a triangolo tra i due.

Questo significa che non è possibile scegliere semplicemente HFOV o VFOV in modo indipendente; sono interconnessi e vincolati tra loro. Nei progetti pratici, questa connessione intrinseca spesso rappresenta un doloroso compromesso per gli ingegneri.

Calcolatore HFov VFOV: come calcolare in modo preciso?

Calcolare in modo preciso HFOV e VFOV rappresenta una fase essenziale nella modulo camera selezione. Sebbene siano disponibili molti strumenti pratici, come calcolatori per HFOV e VFOV, comprendere i principi sottostanti è fondamentale per gli ingegneri professionisti.

Possiamo utilizzare la trigonometria di base per ricavare questi valori. Se si conosce la lunghezza focale dell'obiettivo (f) e la dimensione del sensore (d), è possibile calcolare l'angolo corrispondente del campo visivo.

Ad esempio, la formula per calcolare l'angolo del campo visivo orizzontale è la seguente:

HFOV = 2 × arctan(SensorWidth / (2 × FocalLength)).

Allo stesso modo, il VFOV può essere calcolato utilizzando un metodo simile. Comprendere e applicare queste formule ti aiuterà a ottenere progetti più precisi, evitando il fastidio di scoprire in ritardo discrepanze nel campo visivo.

L'importanza di scegliere il giusto campo visivo

Scegliere il giusto campo visivo è un punto chiave per il successo di un progetto di visione embedded. Tuttavia, un campo visivo errato può causare problemi inaspettati e significativi.

Ad esempio, nella navigazione robotica, un DFOV ampio permette al robot di percepire rapidamente l'ambiente circostante. Tuttavia, se il suo HFOV è troppo stretto, potrebbe non rilevare ostacoli laterali, causando una collisione.

Come altro esempio, nel monitoraggio all'interno del veicolo, non è sufficiente disporre di un obiettivo grandangolare. È necessario un VFOV preciso per garantire una copertura completa di tutti i passeggeri, e non solo del tetto o della plancia.

I problemi sorgono spesso da una mancata corrispondenza tra requisiti e specifiche. Se la tua applicazione richiede di riconoscere oggetti piccoli da una certa distanza, ma scegli un obiettivo con un DFOV ampio, la densità di pixel potrebbe essere troppo bassa per un riconoscimento efficace, portando infine al fallimento del progetto.

Riepilogo: Considerazioni complete su DFOV, HFOV e VFOV

Nel mondo della visione artificiale, non esiste un unico "campo visivo ottimale". Ogni progetto ha esigenze uniche. HFOV, VFOV e DFOV sono come coordinate tridimensionali che definiscono i "limiti percettivi" della telecamera, ciascuna essenziale.

Comprendere la loro relazione, effettuare calcoli precisi con strumenti come un calcolatore di HFOV e VFOV e prendere decisioni informate basate sulle esigenze dello scenario applicativo reale sono competenze essenziali per ogni ingegnere. Solo in questo modo potrai garantire che il tuo modulo della telecamera non solo veda bene, ma veda anche in modo preciso e chiaro, potenziando davvero il tuo sistema.

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